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第四章 传质分离基础 §1 传质分离过程 §2 传质过程分析 * * * 传质分离操作的种类 混合物分离操作 非均相混合物的分离 （机械分离） 均相混合物的分离 （传质分离） 沉降 过滤 气体吸收 液体精馏 液液萃取 化工生产中常见的传质分离操作 蒸馏（精馏）√ 吸收与解吸√ 液液萃取 吸附 干燥 膜分离 热扩散 分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存 在浓度差，则因分子无规则的热运动使 该组分由浓度较高处传递至浓度较低处， 这种现象称为分子扩散。 2-1 双组份混合体系中的分子传质过程 扩散通量：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截 面积扩散的物质量，J表示，kmol/(m2·s)。 菲克定律：温度、总压一定，组分A在扩散方向上任一 点处的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。 NA,0——组分A扩散通量（扩散速率）， mol/（m2·s）； —组分A在扩散方向l上的浓度梯度（mol/m3）/m； DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。 负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿 着浓度降低的方向进行 理想气体： = 分子扩散两种形式：等物质的量反向扩散，单向扩散（组分A通过静止组分B的扩散）。 NA NB T P pA2 pB2 T P pA1 pB1 1 2 1.等摩尔逆向扩散 等物质的量反向扩散：任一截面处两个组分的扩散速率大小相等，方向相反。 总压一定 = NA,0=－NB,0　　 DAB=DBA=D 等物质的量反向扩散传质通量（传质速率方程） 传质通量定义：任一固定的空间位置上， 单位时间 内通过单位面积的物质量，记作N, mol/(m2· s) 。 NA= 气相： NA= 液相： 讨论 1） 2）组分的浓度与扩散距离z成直线关系。 3）等分子反方向扩散发生在蒸馏过程中。 p pB1 pA1 pA2 pB2 扩散距离l 0 l p 1 2 NA0 NB0 NMcA/c NMcB/c NM NA （1）整体移动：因溶质Ａ扩散 到界面溶解于溶剂中，造 成界面与主体的微小压差， 使得混合物向界面处的流 动。 （2）整体移动的特点： 1）因分子本身扩散引起的宏观流动。 2）A、B在整体移动中方向相同，流动速度正比于摩尔 分率。 2. 单方向扩散（组分A通过静止组分B的扩散） ——微分式 在气相扩散 ——积分式 ——积分式 ——积分式 液相： （4）讨论 1）组分A的浓度与扩散距离l为指数关系 2） 、 ——漂流因子，无因次 漂流因子意义：其大小反映了整体移动对传质速率的影 响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯分子扩 散增大的倍数。 漂流因子的影响因素： 浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。 低浓度时，漂流因数近似等于1，总体流动的影响小。 3）单向扩散体现在吸收过程中。 扩散系数的意义：单位浓度梯度下的扩散通量，反映 某组分在一定介质中的扩散能力，是物质特性常 数之一；D，m2/s。 D的影响因素：A、B、T、P、浓度 D的来源：查手册；半经验公式；测定 3、分子扩散系数 （1）气相中的D 范围：10-5～10-4m2/s 经验公式 （2）液相中的D 范围：10-10～10-9m2/s 2-2 对流传质过程（对流扩散） 涡流扩散：流体作湍流运动时，若流体内部 存在浓度梯度，流体质点便会靠 质点的无规则运动，相互碰撞和 混合，组分从高浓度向低浓度方 向传递，这种现象称为涡流扩散。 涡流扩散通量： ——涡流扩散速率，kmol/(m2·s)； ——涡流扩散系数，m2/s。 注意：涡流扩散系数与分子扩散系数不同，不是物性 常数，其值与流体流动状态及所处的位置有